Экологические проблемы в связи с загрязнением почв

капельной эрозии — действия ударов  дождевых  капель;  равномерное  смывание

почвы с поверхности  называется плоскостной эрозией.  Для  удержания  воды  и

биогенов в почве  важнее всего  гумус  и  глина,  удаление  которых  за  счет

эрозии приводит к опустыниванию почвы.

Земельный фонд России имеет много неудобных земель:

вечная  мерзлота  —  47—49%,   пески,   пустыни,   полупустыни   —   14—15%,

заболоченные земли  и болота — 9—10%, тундра — 8%, высокогорье  —  3%,  города

и населенные пункты — 3% и только 15%  —  пахотные  земли,  площадь  которых

составляет около 230 млн  га.  Из  них  160  млн  га  подвержены  эрозии  (в

большинстве своем  — это чернозем и 137

краснозем). Знаменитый воронежский чернозем, 1м3 которого хранится в  Париже

в качестве эталона  плодородия, уже не дает того урожая, который  был  раньше

(уменьшился в  1,5—3 раза). За последние 25 лет площадь  сельскохозяйственных

угодий уменьшилась  на 24%, а пашни  —  на  18%.  На  каждого  жителя  России

приходится 1,5 га пахотных земель, в то время как на душу населения  планеты

(обрабатывается  всего 10,4% всей суши) земли   приходится  менее  0,5 га,  и

этот показатель имеет тенденцию к дальнейшему  снижению.

Причинами потери почвы является выпахивание,  перевыпас,  сведение  лесов  и

засоление почвы  при орошении.

   Выпахивание  увеличивает эрозию  почвы,  уменьшает   ее  влагоудерживающую

способность, инфильтрация и аэрация также уменьшаются.

Перевыпас уничтожает травяной покров. За счет указанных  действий  произошло

опустынивание 61% плодородных земель  засушливых  районов,  в  частности:  в

Южной Африке — 80%, Западной и Южной Азии — 82—83%, азиатской части  бывшего

СССР — 55% и т. д. Ежегодно превращается в пустыню 6 млн га природных почв.

   Сведение  лесов. Лесной покров особенно  эффективно предохраняет почву   от

эрозии и удерживает  почвенную  влагу,  так  как  принимает  на  себя  удары

дождевых капель и позволяет  впитываться  в  рыхлый,  пахотный  слой  почвы,

покрытый опалом. Кроме этого леса  эффективно  усваивают  элементы  питания,

освобожденные   при   разложении   детрита,   т.   е,   рециркулируют    их.

Следовательно, вырубка  леса  не  только  приводит  к  эрозии  почвы,  но  и

обедняет ее биогенный  состав. Сведение лесов  происходит  по  трем  основным

причинам:  освоение  новых  территорий  под   сельскохозяйственные   угодья,

получение   древесины   для   строительства   и   бумажной   промышленности,

использование в  качестве топлива.

К потере почвы  приводит  и  ее  орошение  —  искусственное  снабжение  водой

пахотных   земель.   Орошение   приводит    к    существенному    увеличению

сельскохозяйственной   продукции   в   регионах,   где   осадков    выпадает

недостаточно, но часто приводит к засолению почвы (т.  е.  солености  почвы,

выходящей за пределы  устойчивости растений), поскольку  даже  очень  хорошая

поливная вода содержит солей 500—600 мг/л. При испарении  воды  из  почвы  и

транспирации через  листья растений  растворенные  в  воде  соли  остаются  в

почве. 30% орошаемых  земель уже засолены.  Засоление  почвы  приводит  к  ее

опустыниванию (азиатская  часть СССР засолена на 30%,  в  США  —  на  22%,  в

Китае — на  30%).  Одной  из  причин  падения  богатейшей  когда-то  Римской

империи было засоление  и опустынивание ранее богатых  пахотных земель.

    Процессы  выветривания и почвообразования  сильно  зависят  от  климата   и

состава  материнской  породы.  Если  скорость  эрозии  не  будет   превышать

скорости формирования  почвы,  то  потери  почвы  не  произойдет.  Однако  в

большинстве агроэкосистем  этот баланс нарушен, поскольку скорость  эрозии  в

2—10 раз выше  допустимой.

    В настоящее  время эрозия почвы набирает  силу, поскольку рост населения и

экономические трудности  заставляют людей вырубать леса,  распахивать  склоны

гор и малопригодные  засушливые территории, использовать методы  интенсивного

земледелия,  которые  ненадолго  повышают  урожай  за  счет   дополнительной

эрозии. 

                 7. МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ В ПОЧВЕННОМ  МОНИТОРИНГЕ 
 

    Почвенный  покров  накапливает  информацию  о  происходящих  процессах   и

изменениях,  т.  е.  почва  является  своеобразным  индикатором  не  только

сиюминутного состояния  среды,  но  и  отражает  прошлые  процессы.  Поэтому

почвенный (агроэкологический)  мониторинг  имеет  более  общий  характер  и

открывает большие  возможности для решения прогностических  задач.  Основными

показателями,   которые   оцениваются   в    процессе    агроэкологического

мониторинга, являются следующие:  кислотность,  потеря  гумуса,  засоление,

загрязнение нефтепродуктами.

    Кислотность  почв оценивается по значению  водородного показателя  (рН)  в

водных вытяжках почвы. Значение рН измеряют с  помощью  рН-метра,  иономера

или потенциометра. Оптимальные диапазоны рН для  растений  от  5,0  до  7,5.

Если кислотность, — т. е. рН меньше 5, то прибегают к  известкованию  почв,

при рН более 7,5-8 используют химические средства для снижения рН.

    В   настоящее  время  контроль  за  содержанием  гумуса  входит  в  число

первоочередных  задач. Изменение количества органического  вещества  в  почве

не только связано  с изменением . почвенных свойств  и их  плодородия,  но  и

отражает влияние  внешних негативных процессов, вызывающих деградацию почв.

    Содержание  гумуса определяют по окисляемости  органического  вещества.  К

навеске почвы  добавляют окислитель (чаще всего  хромлик) и кипятят. При этом

органическое вещество, входящее в состав гумуса, окисляется до CO2  и  Н2О.

Количество израсходованного  окислителя  определяют  либо  титрометрическим

методом,   либо   спектрофотометрическим.   Зная   количество   окислителя,

определяют количество органического вещества.

    В последнее  время применяют анализаторы  углерода, в  которых  происходит

сухое сжигание  органического  вещества  в  токе  кислорода  с  последующим

определением выделившегося  СО2.

    Антропогенное   засоление  почв  проявляется   при   недостаточно  научно

обоснованном орошении, строительстве каналов и водохранилищ. Химически  оно

проявляется  в  увеличении  содержания  в  почвах  и  почвенных   растворах

легкорастворимых  солей — это NaCI, Na 2SО4, MgCI2, MgS04. Наиболее  простой

метод   обнаружения   засоления   основан   на   измерении    электрической

проводимости. Применяют  определение  электрической  проводимости  почвенных

суспензий, водных вытяжек, почвенных растворов и  непосредственно почв. Этот

процесс   контролируется   путём   определения    удельной    электрической

проводимости водных суспензий с помощью специальных  солемеров. При контроле

за загрязнением почв нефтепродуктами решаются обычно три  основные  задачи:

определяются   масштабы   (площади)   загрязнения,   оценивается    степень

загрязнения, выявляется наличие токсичных и канцерогенных  загрязнений.

    Первые  две задачи решаются дистанционными  методами, к которым  относится

аэрокосмическое измерение спектральной отражательной  способности  почв.  По

изменению  окраски  или  плотности  почернения  на  аэрофотоснимках   можно

определить   размеры   загрязнённой   территории,   конфигурацию    площади

загрязнения,  а  по  снижению  коэффициента   отражения   оценить   степень

загрязнения. Степень  загрязнённости почв  можно  определить по  количеству

содержащихся  в  почве   углеводородов,   которое   определяется   методами

хроматографии. 

                       8. БИОТЕХНОЛОГИЯ ОХРАНЫ ЗЕМЕЛЬ 
 

    Загрязненность  почв  неорганическими   ионами   и   нехватка   полезных

органических, избыток  пестицидов  и  других  вредных  минеральных  добавок

приводят к снижению урожайности и качества сельскохозяйственных культур,  а

также эрозии и  дефляции почвы. При этом  традиционные  удобрения  и  методы

внесения их в  почву являются весьма  затратными.  (По  мнению  специалистов

США, на производство стакана  молока  необходимо  расходовать  в  настоящее

время стакан дизтоплива).

    Вместе  с тем имеются  безграничные,  возобновляемые  ресурсы  удобрений,

содержащие необходимые  питательные элементы для сельхозкультур и близкие, а

иногда и превышающие  по качеству органические удобрения  (например:  осадки

сточных вод станций  аэрации). Широкому применению их в  сельском  хозяйстве

препятствует бактериальная  зараженность и содержание тяжелых  металлов. Если

первое препятствие (технически и  организационно)  в  целом  разрешимо,  то

второе — требует  новых подходов, основанных на биотехнологических приемах.

      В настоящее время в России  и за рубежом проводится большая   работа  по

селекции  и  получению  методами  генетической  инженерии  микроорганизмов,

способных при  внесении их в почву вместе с осадками продуцировать полимеры,

переводящие  тяжелые  металлы  в  неподвижные   формы,   и   осуществляющие

одновременно процесс  азотфиксации (усвоение атмосферного азота).

    Уже   не  одно   десятилетие   насчитывает   опыт   применения   красного

калифорнийского  червя  для  получения   биологически   ценного   удобрения

(биогумуса) из  клетчаткосодержащих и широкого  спектра органических отходов,

а также для  улучшения структуры почв, аэрирования.  Прошедший  через  червя

гумус обогащен всеми  необходимыми аминокислотами, микроэлементами.

    Одним  из наиболее распространенных  и стойких загрязнений земель  является

нефть. Естественная микрофлора, адаптируясь, способна разрушить загрязнения

такого типа. Смешение загрязненной нефтью  почвы  с  измельченной  сосновой

корой ускоряет на порядок скорость разрушения  нефти  за  счет  способности

микроорганизмов,  существующих  на  поверхности  коры,  к   росту   сложных

углеводородов,  входящих  в  состав  сосновой  смолы,  а  также   адсорбции

нефтепродуктов  корой.  Такой  биотехнологический  прием  получил  название